塑料基体上电镀前处理工艺综述.doc

塑料基体上电镀前处理工艺 摘要：塑料电镀发展至今已经成为一门极有应用价值的表面处理技术。塑料电镀制品广泛用于汽车仪器仪表、电子、家用电器、服装等行业。随着工程塑料应用领域的扩大, 塑料电镀范围也在扩大。但目前, 国内传统的电镀前处理技术不够完善，尤其是在环保方面比较落后，塑料电镀厂家普遍采用的前处理工艺不仅繁琐, 而且在粗化过程中使用铬酐, 产生含铬污水, 严重的污染环境, 这在一定程度上阻碍了塑料电镀的发展制约了电镀工艺的应用和发展。本文主要对最近几年人们对于塑料基体上电镀前处理的新工艺进行简单介绍。关键字： 塑料电镀 前处理0、前言：塑料电镀产品具有轻质、易加工、表面光泽性和整平性好等优点，在汽车、摩托车、五金和日常家用品中应用非常广泛。前处理的目的(1)使塑料光滑的表面变为微观粗糙面，以提高镀层与塑料基体的结合力：(2)使塑科表层吸附足够的、具有催化作用的物质，形成活性点，以利于化学镀能顺利进行。塑料电镀件传统前处理工艺流程为： 塑料件一除油一水洗一化学粗化（含铬氧化剂，65。C)一清洗一敏化、活化(胶体钯，50。C)一清洗一解胶(50)一水洗一化学镀。传统前处理工艺不仅繁琐，而且在粗化过程中使用铬酐，产生含铬污水，严重的污染环境，这在一定程度上阻碍了塑料电镀的发展。因此，为了减少环境污染 促进塑料电镀的进一步发展，人们一直在探索塑料电镀的前处理新工艺、新方法。1、塑料基体上直接电镀前处理工艺鉴于传统化学镀铜和化学镀镍中的环保问题，人们从20 世纪80 年代开始对其进行替代的直接电镀工艺的研究。近几年来，塑料直接电镀工艺已成为塑料电镀研究的热点。直接电镀工艺根据采用的导电性物质的不同，大致可以分为三种: 1) 导电性高分子聚合物体系; 2) 钯-锡体系; 3) 碳粒子悬浮液体系。其中，胶体钯-锡体系相对成熟，其导电性能好，表面均匀细致，它与传统的化学镀镍、化学镀铜相比，减少了解胶的工序，甚至还可以省去预镀工序，而且工艺流程缩小，废品率大大降低，中间无需更换挂具。安美特公司不久前推出了新一代应用于塑料为底材的直接电镀工艺Futuron ULTRA 铜置换技术，该工艺是一种含有铜络合剂的碱性溶液，这种络合剂的性质温和，很容易被生物降解，废水处理简单，稳定性高，寿命长。它用于钯活化之后，把活化过程中沉积在塑料表面的锡置换为铜，形成钯-铜导电膜，可直接酸性电解液镀铜。试验采用的塑料是ABS( 丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物) 和含有PC 的ABS 塑料聚碳酸酯，w( PC) 为45%，A = 120mm 80mm，由德国拜耳公司提供。直接铜电镀工艺适用于ABS 或含有PC 的ABS塑料的装饰性电镀，其工艺与配方如下:除油50g /L NaOH、30g /L Na2CO3、30g /L Na3PO4 12H2O、1g /L 十二烷基苯磺酸钠， = 3070，t = 38 min。膨胀100700 mL /L EXPT 塑料膨胀剂， =3060，t = 36 min。粗化380g /L CrO3、396g /L H2SO4、515mg /L Pd2 +， = 6268，t = 515 min。还原50mL /L EXPT 还原剂、1mL /L EXPT 调校剂、40mL /L HCl， = 25，t = 13 min。预浸270300mL /L HCl， = 25，t = 1 min。活化Pd-Sn 胶体， = 40，t = 4 min。铜置换90 mL /L EXPT 铜置换剂1、300mL /L EXPT 铜置换剂2、25mL /L EXPT 铜置换剂3、1 mL /LEXPT 稳定剂， = 55，t = 3 min。光亮酸性镀铜220g /L CuSO4 5H2O、33mL /L H2SO4、0 1g /L Cl ，光亮剂若干， = 24 28，J = 4 A/dm2。该工艺：1) 在PC 材料或者含有高PC ( 大于50%) 的ABS 塑料时，电镀前处理中，膨胀工序能增加粗化的效果。2) 在粗化液中添加钯离子和在还原工序中加入调校剂都能大大增加钯的吸附效果。3) 在铜置换中，添加稳定剂可以抑制Cu + 的生成，可以用SEM 和EDX 等方法分析铜置换的效果。2、新型无铬“三合一”前处理牟锡娇通过大量的试验研究，采用铜盐和镍盐来取代贵金属盐作活化物质，得到了新的配方和工艺技术参数，通过实际应用，取得了很好的效果。其总结出的无铬“三合一”新工艺流程为：塑料件一除油一水洗一“粗化、敏化、活化三合一”(常温)一水洗一化学镀。新型无铬“三合一”前处理液，其配方和工艺条件为：RJ18028OmI FS150mlI H2O575675mII 乙酸95ml1 PdCI20103gI 1201乳化剂25gI 温度2535 时间2535min 搅拌方式电磁搅拌 该处理液是一种乳状液，集塑料表面的粗化、敏化、活化为一体，用它来处理ABS塑料水洗后，即可进行化学镀、常规电镀，所获得镀层能经得起冷热循环测试，达到GB1_1 261 090质量要求。工艺简单，易于操作，化学镀一次成品合格率高，达到95以上。“三合一”前处理液通过补充粗化剂和活化剂来维护，可长期使用，故而可降低前处理的成本。前处理过程在常温下进行，不需加热，处理后亦不需干燥，可节省能源。处理过程无污水、污气排放，对环境没有污染。是一个很好的塑料件电镀前处理工艺。3、塑料胶体钯2化学镀镍前处理工艺郭伟荣,曾鑫,项昕等03年开发了一种低成本、高稳定性的塑料胶体钯2化学镀镍前处理工艺。此工艺的胶体钯活性极高,在15 mg/L 左右的钯含量下,活化液仍可使用;化学镀镍溶液成本低、稳定性更好、使用周期更长,并开发了一种比传统性能要好的解胶剂。该工艺的主要流程为：除油水洗酸洗粗化回收水洗还原水洗还原水洗预浸胶体钯活化回收水洗解胶水洗化学镀镍回收水洗预镀该工艺流程及配方为：1、除油 对于手工线、塑料镀件可以采用手工擦洗除油后再上挂;对于自动线、塑料镀件可以直接上挂除油。配方及工艺条件为:SP21 2040 g/L 温度4050 时间310 min。2、酸洗 主要是延长粗化液的使用寿命,配方为硫酸100 ml/L。 3、粗化 配方及工艺条件为:铬酸 350450 g/L、硫酸350400 g/L、润湿剂适量、温度6072 、时间615 min 。4、还原 配方及工艺条件:焦亚硫酸钠 25 g/L、盐酸适量、pH 值34、时间24 min。 5、预浸 防止活化液中的盐酸被稀释以及胶体钯直接和镀件表面的中性水接触而导致的破坏性水解。 配方为 盐酸 150200 ml/L、BPP21 812 ml/L。6、活化 配方及工艺条件:浓盐酸 250300 ml/L、氯化亚锡2030 g/L、BPA21 515 ml/L、温度3040 、时间37 min。7、解胶 解胶可去除胶团表面的两价锡,使钯暴露出来成为化学镀镍的催化活性点。其配方及工艺条件:BPS21 130180 ml/L、温度3550 、时间34 min。8、化学镀镍 化学镀镍可在钯催化下,在塑料表面沉积一层导电层,在塑料电镀上多为低温碱性化学镀镍工艺。工艺及配方为：E200A 100 ml/L、E200B 100 ml/L、氨水适量、pH 值810、温度2545 、时间58 min、每消耗0. 6 g 镍,需补充E200A、E200C 各10 ml 。9、预镀 本工艺化学镀镍稳定性好、寿命长、成本低。活化工作液钯含量低、活性高,具有低成本特点。相比传统工艺性能更好,更能发挥低钯活化溶液的优势。4、 高锰酸钾前处理工艺该工艺的基材为ABS塑料，尺寸为5 em5 em。工艺流程：ABS塑料一去除内应力一化学除油一水洗一酸洗一水洗一粗化一水洗一中和还原一水洗一敏化一水洗一活化一水洗一还原一水洗一化学镀镍一电镀铜镍。该工艺的配方及工艺流程为：化学除油：16 L NaOH，18 gL Na2CO3，14 gL，Na PO ，58 mLL添加剂(OP乳化剂)，温度45 cc，时间2030 min。酸洗：56 gL H2SO4，温度5052 ，时间2 min。高锰酸钾粗化：525 gL高锰酸钾，20 gLNaOH，温度4080 ，时间1050 rain。铬酸粗化：380430 gL三氧化铬，400440 gL硫酸，温度5060 cI=，时间2030min。中和还原：30 gL亚硫酸钠，常温，2 min(第1步)；20 mIL盐酸，常温，1 min(第2步)。敏化：2030 gL二氯化锡，4050 mlML盐酸(质量分数37)，温度2030 ，时间510 min。活化：38 gL硝酸银，510 mLL氨水(质量分数25)，温度1535 ，时间510 min。还原：1 gL氢氧化钠，1 gL硼氢化钾，室温，时间2 min。化学镀镍：30 gL NiSO ，10 gL乙酸钠，10 gL柠檬酸钠，l5 gL次亚磷酸钠，pH值4045，温度85 ，时间2030 min。电镀铜镍：采用常规电镀铜镍工艺，时间1 h。高锰酸钾粗化的最佳工艺条件：20 gL高锰酸钾，粗化温度70 cC，粗化时间40 min。在此最佳粗化工艺条件下，所获得化学镀镍层以及电镀铜镍层光亮平滑，结合力达到最优，能禁受冷热循环测试，达到GBT 1261090质量标准，满足生产要求，完全可以取代铬酸作为无铬前处理，减小对环境的污染。展望塑料表面金属化可以使之兼具金属和塑料的优点，极大地拓展了塑料的应用领域 。采用电镀使塑料表面金属化，关键在其表面的前处理，形成最佳的粗糙度，从而使敏化、活化、化学镀等顺利进行。所以进行塑料基体上前处理的研究还是有很好的应用前景的。提高处理质量、简化处理步骤、取代有毒污染严